林間四足步行機的步態(tài)規(guī)劃與建模仿真研究.pdf

1、隨著經濟的快速發(fā)展，對機械的自動化要求越來越高，為了提高林間作業(yè)效率，人們開始重視營林機器的機械化和自動化。由于我國森林地形條件和作業(yè)環(huán)境都比較復雜，履帶式和輪式移動機械均存在一些弊端，如輪式移動機械不適合崎嶇或松軟的地形條件，而履帶式移動機械的越障能力比較差等。因此，亟待研制一種能在林間復雜的地形條件下行走的步行機，以滿足作業(yè)需求。近年來，在機器人研究領域，多足步行機日益受到人們的關注，成為機器人研究的一個重要分支。目前，常見的步行機

2、有二足、四足和六足式。其中，四足步行機結構簡單，穩(wěn)定性好且承載能力強，不儀可以實現靜態(tài)緩慢步行，而且還能實現動態(tài)高速行走。本文提出了一種用于林間作業(yè)的四足步行機機械本體結構方案，并進行了深入分析和研究。
　　本文在對國內外四足步行機的歷史及現狀分析與總結的基礎上，基于仿生學原理，提出了一種新型林間四足步行機的結構模型，并給出了總體設計方案。對四足步行機進行了步態(tài)規(guī)劃，確定了對角小跑的動態(tài)步態(tài)，并對其步態(tài)的穩(wěn)定性進行了研究，明確了影

3、響其穩(wěn)定性的主要因素。
　　建立了林間四足步行機的運動學模型，運用D-H法研究四足步行機的運動學問題，給出了運動學方程的正解，進一步探討了步行機的運動特性，得出了林間四足步行機的速度雅可比矩陣。建立了四足步行機的動力學模型，選用拉格朗日功能平衡法，分析并推導了四足步行機腿部連桿機構的動力學方程并進行了部分求解。
　　利用虛擬樣機技術，在Solid works環(huán)境下建立了林間四足步行機的三維虛擬模型，進行對角小跑步態(tài)的模擬仿真

4、，驗證運動規(guī)劃的可行性，為整機結構的改進提供依據。將四足步行機的三維模型，導入ADAMS軟件中，根據實際情況添加需要的物理參數，在ADAMS軟件中對四足步行機進行運動仿真研究。然后，對本文研究的林間四足步行機進行了加工制造與裝配，并在實驗室條件下進行了步態(tài)試驗。實驗表明，該林間四足步行機可以實現規(guī)劃的步態(tài)，并滿足步長和越障高度的設計要求。
　　最后，對林間四足步行機的殼體結構特性進行了研究。設計了步行機的外部殼體造型，建立了步行機